Creative Sound Blaster X-Fi im Test: Extremer Hörgenuss dank Zusatzchip?

Neue Technologien

Doch wie setzt Creative diese ungeheure Leistung um? Die wohl hervorstechendsten Merkmale sind unter den Bezeichnungen 24-Bit-Crystalizer, CMSS-3D, 3D-MIDI, EAX 5.0 und natürlich X-RAM zu finden. Nachfolgend möchten wir auf diese „Bestandteile der Xtreme Fidelity“, wie Creative sie nennt, eingehen.

24-Bit Crystalizer

Die wohl wichtigste (weil marketingträchtigste) Neuerung bezeichnet Creative mit dem klangvollen Namen 24-Bit Crystalizer. Mit diesem adressiert Creative das Problem, dass das heutzutage am weitesten verbreitete Audio-Medium, die CD, Daten mit einer Klangtiefe von 16 Bit speichert, was einem maximalen Hörgenuss im Weg stehen könnte. Sicher könnte der Endanwender auch einfach seine CD-Sammlung durch Audio-DVDs ersetzen, welche ihren Inhalt mit einer 24-Bit-Präzision speichern. Doch gibt es einerseits zu viel Musik, die (noch) nicht als Audio-DVD das Licht der Welt erblickt hat, zum anderen geht solch eine Neuanschaffung meist auch sehr ins Geld. Doch wie soll man diesem Problem nun begegnen? Würde ein Tontechniker gebeten, einen Song für eine Audio-DVD zu mastern statt für eine CD, würde er diesen Song erneut abmischen und versuchen, das Beste aus der ihm nun zur Verfügung stehenden Klangtiefe zu machen. Genau dieses Neuberechnen der 16-Bit-Audio-Daten übernimmt der 24-Bit Crystalizer (in Form des X-Fi-DSP). Und zwar im laufenden Betrieb, von jeglicher Audio-Quelle. Dies schließt auch die akustische Untermalung in Spielen und die eigene MP3-Sammlung mit ein.

Wie funktioniert es?
16-Bit-Audio begrenzt das Verhältnis zwischen dem lautesten Ton und dem Hintergrundrauschen. Dies hat allerdings auch einen sehr großen Einfluss auf das Klangspektrum der dargestellten Instrumente. Der 24-Bit Crystalizer erweitert dieses Klangspektrum, indem er ständig einen normalisierten Energiefluss auf Basis der Eingangs-Audio-Ströme berechnet. Setzt nun ein Instrument wie beispielsweise der vielgeliebte Kick Bass ein, so erzeugt dieser eine starke Veränderung im Energiefluss. Diese Veränderung wiederum wird dann vom DSP verwendet, um das Audiosignal proportional zu erweitern. Aufgrund der ständigen Neuberechnung des Energieflusses wirkt sich die Veränderung in voller Stärke nur auf die jeweilige Position des Audio-Signals aus. Bei weichen Klangverläufen setzt der Crystalizer hingegen nicht so stark ein. Weil ein Bild mehr sagt als tausend Worte, hier ein Beispiel anhand des Titels „Lazy Days“ von „Enya“:

Vergleichsweise ausgeglichen über das gesamte Lied, so lässt sich das Bild beschreiben. Stark hervorstechende Spitzen gibt es bis auf einige wenige Ausnahmen kaum.

Nach der Behandlung durch den 24-Bit Crystalizer ist das Bild auf den ersten Blick unverändert. Auf den zweiten Blick fällt aber ein deutlich verstärktes Klangspektrum auf. Ein Großteil der Töne, gerade bei plötzlichen Übergängen, sind erheblich ausgeprägter, als sie es ohne den Crystalizer gewesen sind. Das Ergebnis ist ein deutlich hörbar saubererer Klang in allen Frequenzbereichen. Ein Mix der beiden Abbildungen bringt die Veränderungen, hier dunkel dargestellt, noch besser zum Vorschein:

Natürlich kann es auch passieren, dass es dem Benutzer nicht gefällt, wie sehr der Klang seiner geliebten Musik-Sammlung verändert wird. Für diesen Fall gibt Creative dem Anwender die Möglichkeit, den 24-Bit Crystalizer entweder komplett zu deaktivieren oder anhand eines Reglers seinen Vorlieben entsprechend anzupassen.

CMSS-3D

Die zweite Neuerung, die das Klangerlebnis mit den X-Fi-Soundkarten gehörig aufpolieren soll, ist CMSS-3D. Es handelt sich dabei um einen Up- bzw. Downmix-Algorithmus, der es ermöglicht, den Audio-Inhalt an die Ausgabe-Hardware anzupassen. So sind die Bedingungen für die Audio-Wiedergabe selten optimal. Häufig hat entweder die Quelle zu wenig Kanäle, um das extra gekaufte 5.1- oder gar 7.1-System in vollem Umfang zu nutzen, oder man hat eine Mehrkanal-Quelle und kann diese nur über Stereo-Lautsprecher oder Kopfhörer wiedergeben.

Die Schnittstelle zur optimalen Soundkulisse soll nun CMSS-3D herstellen, ohne dabei den eigentlichen Klang zu verfälschen, die Qualität zu mindern oder gar Fehler zu erzeugen. Creative unterteilt hier in „CMSS-3D Surround“, „CMSS-3D Virtual“, „CMSS-3D Headphone“ und „CMSS-3D Interactive“ – je nachdem, um welche Audio-Quelle und -Ausgabe es sich handelt.

CMSS-3D Surround
Diese Technologie soll, ähnlich wie schon viele Ansätze in der Vergangenheit, aus einem einfachen Stereo-Signal „echten“ Raumklang auf (bis zu) 7.1-Systemen erzeugen. Beispiele hierfür sind Dolby Prologic II, DTS Neo:6, SRS Circle Surround oder Lexicon Logic 7. Dabei wird der Ton der beiden Front-Kanäle auch über den Center ausgegeben, während die Surround-Lautsprecher aus den Differenzen berechnet werden. Dies ist für einzelne Ton-Quellen ausreichend. Sobald aber weitere Quellen dazu kommen, kann es passieren, dass sie so gemischt werden, dass keine der Quellen richtig zum Vorschein kommt. Die Folge ist ein verwaschen wirkender Klang. Außerdem können bei Quellen niedriger Bitrate, zum Beispiel WMA- oder MP3-Dateien, durch den Upmix auf den Surround-Kanälen die Fehler zu Tage treten, die beim Codieren der Dateien entstanden, jedoch beim normalen Hören nicht zu vernehmen sind.

Creative geht diese Probleme auf ähnliche Weise an, wie es das menschliche Gehör seit jeher tut. Für eine Trennung mehrerer Ton-Quellen wird eine Berechnung des Frequenzbereiches vorgenommen. Verschiedene Quellen nutzen verschiedene Frequenzbereiche, weshalb der Mensch sich auf eine bestimmte Quelle konzentrieren kann. Dies wird häufig als „Cocktail-Party-Effekt“ bezeichnet. Ähnlich arbeitet auch der X-Fi-Soundchip. So versucht er die Haupt-Quelle von Nebengeräuschen zu unterscheiden und legt diese auf den entsprechenden Front- oder Center-Kanal. Andere Signale wie beispielsweise Applaus oder Hall werden entsprechend auf die anderen Kanäle verteilt.

CMSS-3D Headphone und CMSS-3D Virtual
Grundsätzlich greifen beide Technologien denselben Grundgedanken auf, nämlich die Darstellung von Mehrkanal-Inhalten mittels einer Stereo-Ausgabe. Es soll ein virtueller Raum geschaffen werden, bei dem der Ton ortbar wiedergegeben wird. Dazu verwendet Creative die Erfahrung, die IRCAM, UC Davis, Aureal, Sensaura und Creatives Advanced Technology Center über die Jahre gesammelt haben. So verwendet Creative drei Techniken, um überzeugenden Surround-Sound über Kopfhörer (CMSS-3D Headphone) zu erzeugen. Erstens: HRTF-Filter (head-related transfer functions), welche die Räumlichkeit der vorderen und hinteren Lautsprecher emulieren sollen. Zum Zweiten werden frühe Umgebungsreflexionen des Schalls im virtuellen Raum berechnet, welche beim Hören über ein Mehrkanal-System entstehen würden. Und drittens werden Umgebungsgeräusche vom Hauptton getrennt, was den räumlichen Eindruck weiter verstärken soll.

Bei CMSS-3D Virtual, welches bei Stereo- und 2.1-Lautsprechern zu Einsatz kommt, entfällt die Berechnung von Umgebungsreflexionen, da diese auf natürliche Weise entstehen. Aber auch hier setzt Creative HRTF-Filter und eine Extraktion von Umgebungsgeräuschen ein, um die übrigen Kanäle zu simulieren. Eine Übersprechkompensation nimmt eine zusätzliche Trennung vor. Dabei werden die Klanganteile aus den Kanälen entfernt, welche auf den jeweils anderen Kanal übersprechen, indem ein gegenphasiges Kompensationssignal das übersprechende Signal auslöscht. Natürlich muss sich der Anwender genau im Zentrum zwischen den beiden Lautsprechern befinden, damit der räumliche Eindruck seine optimale Wirkung erzielt. Dank der THX-Konsole kann aber auch hier softwareseitig nachgeholfen werden.

CMSS-3D Interactive
Als Nachfolger der mit der Sound Blaster Audigy eingeführten Technologie dient CMSS-3D Interactive dazu, mehrere Geräuschquellen unabhängig voneinander im virtuellen Raum zu verteilen, auch bei unpassenden Lautsprecher-Anordnungen. Es basiert zu einem großen Teil auf der Verwendung von EAX-Effekten. Im Prinzip verbessert sich mit der neuen Version nur die Präzision bei der Positionierung bei gleichzeitig erhöhter Quellenzahl. Angewendet werden müssen für eine akkurate Positionierung mehrere Filter auf jede einzelne Quelle. Diese dienen der Berechnung von zeitlichen Unterschieden, mit denen die verschiedenen Quellen das linke beziehungsweise rechte Ohr erreichen (würden). Um den Abstand zum Benutzer zu simulieren, werden Unterschiede in der Lautstärke der Effekte und Töne berechnet. Und auch HRTF-Filter kommen hier zum Einsatz, um akustische Reflexionen am Körper des Hörenden selbst nachzubilden. Um möglichst viele Quellen darstellen zu können und dennoch die Komplexität des Soundchips nicht ins Unendliche steigen zu lassen, verwendet Creative dabei ein fixes Set Filter für alle 3D-Quellen, statt jede Quelle für sich zu berechnen. CMSS-3D Interactive kann mit jeglicher Lautsprecher-Konfiguration verwendet werden.